Tim u CERN‑u je uspešno stvorio kvark‑glon plazmu koristeći izotope oksigen‑16 i neon‑20, pokazujući da se QGP može formirati i iz lakših jezgara. Plazma se ponašala kao očekivani QGP: fluidno se širila, brzo hladila i kondenzovala u čestice. Rezultati omogućavaju preciznije modele ranog univerzuma.
Mini Veliki Prasak u CERN‑u: Oksigen i Neon Stvorili Kvark‑Glon Plazmu
Using the ALICE detector, CERN scientists created a particle-scale version of the primordial soup of the early universe. (Credit: Julien Ordan/CERN)
Nova studija objavljena u časopisu Physical Review Letters iznosi značajan rezultat sa CERN-ovih eksperimenta: istraživači su po prvi put uspeli da kreiraju kvark‑glon plazmu (QGP) pomoću relativno lakih jezgara, tačnije izotopa oksigen‑16 i neon‑20.
Ovo je važno zato što je, neposredno nakon Velikog praska, gotovo sva materija i energija bila u obliku kvark‑glon plazme. Razumevanje osobina tog stanja pomaže fizičarima i kosmolozima da preciznije rekonstruišu rane faze evolucije univerzuma.
Dosadašnji eksperimenti u velikim sudaračima čestica stvarali su QGP primarno sudarima teških jezgara kao što je olovo. U opisanom radu korišćeni su znatno lakši izotopi oksigen‑16 i neon‑20 — čime je pokazano da se ključne osobine QGP mogu postići i sa manjim sistemima.
Prema rečima koautora You Zhou sa Niels Bohr Institute u Kopenhagenu (Danska), tim sada bolje razume "fundamentalne uslove potrebne da se materija pređe u ovo ekstremno stanje". To otvara put ka preciznijim modelima rane kosmologije koji uzimaju u obzir mogućnost formiranja QGP-a iz lakših elemenata.
big bang visualization
Glavni eksperimentalni rezultat pokazuje da se oksigen‑neon plazma ponašala u skladu sa očekivanjima za QGP: najpre je pokazala fluidno širenje, potom brzo hlađenje i konačnu kondenzaciju u obične čestice. Ovaj niz događaja odražava proces za koji se smatra da je u ranim trenucima univerzuma doveo do stvaranja materije kakvu danas vidimo.
Teoretska temperatura takvog stanja prelazi preko dve biliona kelvina (≈2×10^12 K). Male količine plazme koje se stvaraju u laboratoriji hlade se gotovo momentalno; čak i kada je celo nebo bilo u tom stanju, trajalo je samo delić sekunde.
Čak i uz detektor ALICE na Velikom sudaraču hadrona (LHC), istraživači ne vide plazmu direktno — umesto toga rekonstrušu njenu prisutnost iz uzoraka čestica u koje se plazma raspada. Analiza pokazuje da sudari između dva oksigenska jezgra daju relativno zaobljen obrazac kretanja čestica, dok sudari koji uključuju neon daju obrazac koji podseća na oblik kugle za kuglanje. Na taj način naučnici mogu da razaznaju koje su vrste jezgara učestvovale u sudaru.
"To je pomalo kao da obasjavate objekat i vidite njegovu senku," objašnjava postdoktorand Emil Gorm Dahlbæk Nielsen. "Ne možete direktno da vidite objekat, ali senka otkriva njegov oblik. Na isti način kretanje čestica otkriva geometrijski oblik atomskih jezgara koja su bila prisutna na početku sudara."
Ovaj rad predstavlja dokaz koncepta (proof of concept) da se QGP može stvoriti i identifikovati iz lakših sistema, što omogućava dalja poboljšanja teorijskih i numeričkih modela o razvoju ranog univerzuma.
Pomozite nam da budemo bolji.
